(57)【要約】【課題】  省スペースで構成され、効率的に冷却することのできるファン付きヒートシンクを提供する。【解決手段】  ヒートパイプ２がベース部７の表面に対してほぼ垂直に設けられ、複数のフィン３が一定の間隔をあけてヒートパイプ２に熱授受可能に設けられ、フィン３同士間の間隙４に冷却風を供給する送風ファン５がフィン３の表面先端に設けられているファン付きヒートシンクであって、フィン３を、ベース部７の表面中心から送風ファン５に向かう方向とは逆の方向にずらし、かつフィン３をずらした方向とは反対側でかつベース部７上に送風ファン５が設けられ、さらにヒートパイプ２がフィン３の面方向での中心部に対して送風ファン５側に片寄って設けられている。【選択図】  図１
2006269525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプがベース部の表面に対してほぼ垂直に設けられ、複数のフィンが一定の間隔をあけて前記ヒートパイプに熱授受可能に設けられ、前記フィン同士間の間隙に冷却風を供給する送風ファンが前記フィンの表面先端に設けられているファン付きヒートシンクであって、
前記フィンを、前記ベース部の表面中心から前記送風ファンに向かう方向とは逆の方向にずらし、かつ前記フィンをずらした方向とは反対側でかつ前記ベース部上に前記送風ファンが設けられ、さらに前記ヒートパイプが前記フィンの面方向での中心部に対して前記送風ファン側に片寄って設けられていることを特徴とするファン付きヒートシンク。
【請求項２】
前記ベース部の前記表面とは反対側の面の中央部に発熱体を熱授受可能に取り付けるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のファン付きヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のフィン同士間の間隙に冷却風を供給する送風ファンを設けたファン付きヒートシンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子機器の急速な発達に伴い、電子部品の高速化、大容量化がますます進行している。このため、電子部品の発熱量が多くなってきており、それに伴って温度上昇による誤動作または破損などを回避するために、より効果的に放熱・冷却することが求められている。そこで、前記電子部品を冷却するために従来から前記電子機器にヒートシンクを配置した冷却装置が多用されるようになっている。
【０００３】
ヒートシンクは、発熱部材もしくは高温部に接触されて、これら発熱部材や高温部の実質的な放熱面積を拡大する機能を備えたものである。このヒートシンクの一例として、発熱部材や高温部を接触させるベース部が設けられ、そのベース部の反対側の平面に複数の放熱フィンが一定間隔をあけて設けられたものが知られている。
【０００４】
この種のヒートシンクは、放熱量を増大させるために冷却風が各放熱フィンの間の空隙部に送り込まれる構造となっており、ヒートシンク全体としての放熱効率や送風機の取り付けの自由度が考慮され、放熱フィンの先端側、すなわち放熱フィンを挟んでベース部とは反対側に送風機（送風ファン）が設けられたものとなっている。このヒートシンクは、ヒートパイプの外周面と放熱フィンの表面とから熱を大気に放散する構造のものであり、このようなヒートシンクの一例が特許文献１に記載されている。
【０００５】
この特許文献１に記載されたヒートシンクは、ベース部に支柱などの伝熱部材を立設し、その伝熱部材に放熱フィンを取り付けた構造のタワー型ヒートシンクであり、放熱フィンを伝熱部材に嵌合させ、多数の放熱フィンを設けることができるので、その枚数や放熱面積の制約が少ない。なお、放熱量をさらに増大させるためには、放熱フィンに向けて送風する強制冷却をおこなうことが好ましい。例えば、筐体の内部にタワー型ヒートシンクを取り付けた場合には、各放熱フィンの間の空隙部に送り込むための送風機（ファン）が、前記筐体内部の所定の位置、あるいはタワー型ヒートシンクにおける放熱フィンの配列方向に対してほぼ垂直な方向に冷却空気を流入もしくは流出させる位置に取り付けられることになる。
【特許文献１】特開平７−２６３６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構造のタワー型ヒートシンクでは、ベース部上に多数の放熱フィンが配置されているので、放熱面積を増加することができる。しかしながら、配置スペースが限られた電子機器等の筐体内部にタワー型ヒートシンクを配置する場合、前記筐体内部の電子部品の配置によっては、送風ファンの配置スペースを確保することが困難となる。
【０００７】
上記の不都合を解決するタワー型ヒートシンクの構造の一つとして、前記タワー型ヒートシンクにおける放熱フィンの配列方向に対してほぼ垂直な方向に冷却空気を流入もしくは流出させる送風ファンを一体に取り付けた冷却装置がある。このような構造であれば、タワー型ヒートシンクと送風ファンとの間の平面方向の配置スペースを省略することが可能となる。
【０００８】
上記の構造の冷却装置では、単にタワー型ヒートシンクに送風ファンを取り付けた構造となっているので、ベース部の表面に沿う方向に送風ファンが突出して取り付けられる。そのため、冷却装置における垂直方向のスペースを省略することができず、デッドスペースが増加し、結局、筐体内部の冷却装置の配置スペースを省略できないという問題がある。この問題を解決すべくタワー型ヒートシンク自体を縮小してしまうと、放熱フィンやベース部も縮小されるため冷却性能を担保することができないおそれがあった。
【０００９】
この発明は上記の事情を背景にしてなされたものであり、省スペースで構成され、効率的に冷却することのできるファン付きヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ヒートパイプがベース部の表面に対してほぼ垂直に設けられ、複数のフィンが一定の間隔をあけて前記ヒートパイプに熱授受可能に設けられ、前記フィン同士間の間隙に冷却風を供給する送風ファンが前記フィンの表面先端に設けられているファン付きヒートシンクであって、前記フィンを、前記ベース部の表面中心から前記送風ファンに向かう方向とは逆の方向にずらし、かつ前記フィンをずらした方向とは反対側でかつ前記ベース部上に前記送風ファンが設けられ、さらに前記ヒートパイプが前記フィンの面方向での中心部に対して前記送風ファン側に片寄って設けられていることを特徴とするファン付きヒートシンクである。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記ベース部の前記表面とは反対側の面の中央部に発熱体を熱授受可能に取り付けるように構成されていることを特徴とするヒートシンクである。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、送風ファンから発生した冷却風が各フィン同士間の間隙に供給される。フィンを、ベース部の表面中心から送風ファンに向かう方向とは逆の方向にずらし、かつフィンをずらした方向とは反対側でかつベース部上に送風ファンが設けられ、さらにヒートパイプがフィンの面方向での中心部に対して送風ファン側に片寄って設けられているので、省スペースで、送風ファン付きヒートシンクを構成することが可能となる。また、この送風ファンの配置により、熱が伝達されたヒートパイプを集中的に冷却することができるので、フィンの面積低下による冷却能力への影響を低減することができる。そのため、ヒートシンクの放熱効率を向上させ、発熱体を良好に冷却することができる。さらに、ヒートパイプは発熱体に対して可及的に近い位置に設けられるので、ヒートパイプに対する熱伝達抵抗を小さくすることができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、ベース部の表面とは反対側の面の中央部に発熱体を熱授受可能に取り付けるように構成されているので、発熱体を更に良好に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。この発明におけるファン付きヒートシンクは、ヒートパイプがベース部の表面に対してほぼ垂直に設けられ、複数のフィンが一定の間隔をあけてヒートパイプに熱授受可能に設けられ、送風ファンがフィンの表面先端に設けられた構造となっており、フィンがそれぞれ独立に形成されている。図１および図２に示すように、ファン付きヒートシンク（ヒートシンク）１は、一つのヒートパイプ２と、複数のフィン３と、各フィン３同士間の間隙４に冷却風を供給する送風ファン５と、一つのベース部７とから構成されている。送風ファン５によって間隙４に冷却風が供給された場合には、その冷却風がヒートパイプ２に当たり、そのヒートパイプ２の熱が外部に放出される。
【００１５】
ヒートパイプ２は、フィン３の面方向での中心部に対して送風ファン５側に片寄って設けられている。ヒートパイプ２の先端部は開口しており、その先端側にテーパー状のエンドプレート９が配置されている。エンドプレート９の中心部にはヒートパイプ２内の作動流体を排出するノズル１０が設けられている。各フィン３には、ヒートパイプ２の上部（先端部）２Ｂを挿入する（ヒートパイプ２の外径よりわずかに大きい内径の）貫通孔が形成されている。この貫通孔は、バーリング加工が施されてヒートパイプ２の先端部２Ｂを保持している。また、各フィン３とヒートパイプ２とは、半田付けで固定されており、フィン３は、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属製の薄板状の板材によって形成されている。
【００１６】
上記各フィン３の間隙４は送風ファン５から送風される冷却空気の流路であって、ヒートパイプ２の外周面に接する部分から送風ファン５に近い部分までの間隙４Ａにおける送風ファン５側の開口が流入口となっており、その間隙４Ａ以外のヒートパイプ２の外周面に接する部分から離れていく部分までの間隙４Ｂにおける外側の開口が流出口となっている。また、間隙４Ａは、間隙４Ｂよりも中心軸線方向の長さ（フィン長）が短くなっている。この構成では、送風量（空気量）の多い状態でヒートパイプ２に空気が接触してベース部７の熱が外部に放出される。
【００１７】
送風ファン５は、ブレード６（羽根）を回転させて、中心軸線方向から冷却空気を流入させ、中心軸線方向に流出させるいわゆる軸流型ファンである。送風ファン５は、フィン３を、ベース部７の表面中心から送風ファン５に向かう方向とは逆の方向にずらし、かつフィン３をずらした方向とは反対側でかつベース部７上に設けられている。ベース部７は多角形状、具体的には、４つの角を有する星形状に形成されている。また、ベース部７の中央部にはヒートパイプ２の下部（基端部）を嵌め込む溝部（凹溝）７Ａが形成されており、その溝部７Ａ上にヒートパイプ２が固定されている。このベース部７における溝部７Ａが形成された面の裏（ベース部７の表面とは反対側の面の中央部）には、電子部品１４が取り付け可能な台座部（図示せず）が形成されている。さらに、ベース部７の平面形状における星形の２つの対角線の各端点を結んで形成される正方形あるいは長方形の領域の範囲内にヒートパイプ２とフィン３と送風ファン５とが配置されている。なお、この具体例では、ヒートパイプ２とフィン３との接合方法、フィン３とベース部７との接合方法、およびベース部７とヒートパイプ２との接合方法は、適宜の方法を使用することができる。
【００１８】
つぎにこの発明のヒートシンクの作用について説明する。まず、電子部品（発熱体）１４で発生した熱がベース部７に伝達される。したがって、ベース部７がヒートパイプ２の入熱部となる。このベース部７に熱が伝えられると、ヒートパイプ２の内部の作動流体が蒸発し、その蒸気がその内部の温度および圧力の低い箇所に移動する。一方、ベース部７に伝達された熱は、ベース部７から温度差のある上昇方向へ伝達される。具体的には、ベース部７の熱は、溝部７Ａからヒートパイプ２を経由して各フィン３に伝達される。ヒートパイプ２の先端部２Ｂは、各フィン３と接続されているので、ヒートパイプ２から各フィン３に熱が伝達される。熱が伝達されたヒートパイプ２の内部では、作動流体の有する熱が放出され、その作動流体が凝縮して液化する。その後、作動流体は、重力によってベース部７側に還流され、電子部品１４の熱によって再度蒸発する。したがって、ヒートシンク１では、ヒートパイプ２によって、フィン３に効率良く熱を伝達することができる。そのため、ヒートシンクの冷却性能を向上させることができる。
【００１９】
この具体例では、強制冷却するため、送風ファン５からヒートシンク１に向けて送風が行われる。送風ファン５によって送られた冷却空気は、間隙４Ａに向かって進む。送風ファン５を間隙４に近い位置に配置した場合には、間隙４に直接冷却風が供給される。そのため、熱が伝達されたヒートパイプ２の先端部２Ｂを集中的に冷却することができる。このようなヒートパイプ２の冷却により、フィン３の面積低下による冷却能力への影響を低減することができる。間隙４の内部に進入した冷却空気は、間隙４の壁部であるフィン３に沿って移動する。フィン３には、ヒートパイプ２から電子部品１４に生じる熱が伝達されている。このフィン３に沿って冷却空気が流通することにより、冷却空気とフィン３とで熱交換が行われる。
【００２０】
上述したように、ヒートシンク１ではベース部７およびフィン３を縮小することなく、ベース部７の平面形状における星形の２つの対角線の各端点を結んで形成される正方形あるいは長方形の領域の範囲内に、ヒートパイプ２と、フィン３と、送風ファン５とが配置されているので、ヒートシンク１の冷却性能を担保しつつ、前記ヒートシンク１をコンパクト化できる。また、ヒートシンク１を電子機器の筐体等に配置した場合、前記筐体内部のデッドスペースを低減できるため、他の電子部品の配置の自由度が向上し、電子機器の設計の自由度を向上できる。さらに、ヒートパイプ２とベース部７との固定部分が大きく形成されているので、ヒートパイプ２とベース部７とを固定し易くすることができる。そして、ヒートパイプ２は電子部品１４に対して可及的に近い位置に設けられるので、ヒートパイプ２に対する熱伝達抵抗を小さくすることができる。そして、ベース部７の表面とは反対側の面の中央部に電子部品１４が熱授受可能に取り付けられるので、電子部品１４を良好に冷却することができる。
【００２１】
なお、上述の具体例では、フィン３がアルミニウムで形成されているが、この発明のフィンは、この具体例に限定されない。例えば、フィンが銅で形成されていてもよい。また、上述の具体例では、各フィン３とヒートパイプ２とは、半田付けで固定されているが、この発明のフィンおよびヒートパイプにおける固定方法は、この具体例に限定されない。例えば、各フィンとヒートパイプとをカシメなどの任意の固定方法によって固定してもよい。さらに、上述の具体例では、ベース部７の表面が星形状に形成されているが、この発明のベース部は、この具体例に限定されない。要は、ベース部の表面の形状がその表面中心線を挟んで対称となる形状であればよく、ベース部の表面もしくは裏面の各形状は任意の形状にできる。例えば、ベース部の表面を円形、正方形、菱形等の形状に形成してもよく、ベース部の一方の表面を円形に形成し、その他方の裏面を正方形に形成する等、各面を異なる形状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明のヒートシンクの一具体例を示す縦断面図である。
【図２】図１のヒートシンクを示す底面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…ヒートシンク、  ２…ヒートパイプ、  ３…フィン、  ４…間隙、  ５…送風ファン、  ７…ベース部  １４…電子部品。
【図１】
2006269525.tif 000003
【図２】
2006269525.tif 000004